JP2016038160A - 乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各種汚泥等の乾燥に関して従来に比して一段と効率良く乾燥することができ、さらにメンテナンスを簡略化することができる乾燥装置を提供する。
【解決手段】回転軸がほぼ水平に保持された回転ドラム１３に乾燥対象を収容し、回転ドラム１３の回転により乾燥対象を搬送しながら乾燥させる。回転ドラム１３の周側面には、全周に通気孔が設けられており、乾燥装置１は、回転ドラム１３の下方側に位置する通気孔を介して乾燥用の気体を回転ドラム１３に収納した乾燥対象に供給しながら、乾燥対象の上方に排出される乾燥に供した気体を、回転ドラム１３の上方に位置する通気孔及び回転ドラム１３の端部から回転ドラム１３の外に排気する。
【選択図】図５

Description

本発明は、乾燥装置に関し、各種汚泥等の乾燥に使用する乾燥装置に関するものである。

従来、食品加工工場等では、生産過程で発生する食品残渣の処理が負担となっている。このような食品残渣は、有用なバイオマス資源であり、乾燥して燃料化することにより石炭代替燃料として有効に利用することが可能ではあるものの、水分含有率が高いために乾燥に多量のエネルギーを必要としていた。

このような乾燥に関して、特許文献１には、有機廃棄物を減圧環境で加熱して乾燥する構成が開示されている。またこの特許文献１には、他の工程で発生する可燃性ガスを、有機廃棄物の乾燥熱源に使用し、これによりエネルギー消費を低減する構成が開示されている。

また特許文献２には、乾燥させた廃棄物の一部を乾燥前の廃棄物に混合して乾燥工程に再投入することにより、乾燥工程におけるエネルギー消費を低減する方法が開示されている。

また特許文献３には、回転軸を水平に保持した回転ドラムに乾燥対象を収納し、この回転ドラムを回転させて乾燥対象を搬送しながら、熱風により乾燥対象を乾燥する構成が開示されている。より詳細に、この特許文献３には、水平に保持された回転ドラムの周側面を包み込むように部材を配置し、この回転ドラムの下方及び上方に回転ドラムへの熱風の流入路、乾燥供した熱風の排出路を設けると共に、回転ドラムの周側面にこの流入路及び流出路に係る熱風の通気穴を設けることにより、回転ドラムを横切って回転ドラムの下方から上方に熱風を通気して乾燥対象を乾燥させる構成が開示されている。

特開２０１２−５２０６０号公報 特開２０１１−１６３６４８号公報 特開平７−１５９０３５号公報

ところでこのような乾燥装置では、従来に比して一段と効率良く、乾燥対象を乾燥させることが求められている。また極力、メンテナンスを簡略化することが求められる。

本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、各種汚泥等の乾燥に関して従来に比して一段と効率良く乾燥することができ、さらにメンテナンスを簡略化することができる乾燥装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、水平に保持した回転ドラムにより乾燥対象を搬送しながら乾燥する構成において、回転ドラムの周側面に作製した通気孔を介して回転ドラムの下方から乾燥に供する気体を供給することにより、回転ドラム内の処理対象に強制的に空隙を発生させて処理対象の含水率を効果的に低減するようにし、さらにこの回転ドラムに係る空気の吸排気の工夫により効率を増大し、メンテナンスを簡略化するとの着想を得、本発明を完成するに至った。

（１） 回転軸がほぼ水平に保持された回転ドラムに乾燥対象を収容し、前記回転ドラムの回転により前記乾燥対象を搬送しながら乾燥させる乾燥装置において、
前記回転ドラムの周側面には、全周に通気孔が設けられており、
前記乾燥装置は、
前記回転ドラムの下方側に位置する前記通気孔を介して乾燥用の気体を前記回転ドラムに収納した乾燥対象に供給しながら、前記乾燥対象の上方に排出される乾燥に供した気体を、前記回転ドラムの端部から前記回転ドラムの外に排気し、前記乾燥対象を乾燥させる。

（１）によれば、乾燥対象に供給された気体は、乾燥対象を構成する粒子の間に強制的に隙間を形成し、この隙間を縫うようにして乾燥対象を突き抜け、この乾燥対象の表面に吹き出すことになる。このように乾燥対象の粒子の隙間を縫うように乾燥に供する気体が流れる場合にあっては、この粒子表面の水分膜層を吹き飛ばすことができる。また表面の水分膜層が吹き飛ばされた粒子は、内部の水分が表面に滲み出ることにより新たな水分膜層が形成され、この新たに形成された水分膜層も乾燥に供する気体により吹き飛ばされることになる。これにより乾燥対象は、粒子の水分膜層が連続的に吹き飛ばされて徐々に含水量が減少し、効率良く乾燥されることになる。また乾燥が進むに従って乾燥対象における伝熱及び物質移動が加速し、これによっても蒸発速度が増加して乾燥が促進されることになる。またこのようにして乾燥が促進されることにより乾燥対象の粒子を吹き上げて一段と粒子間に隙間を形成し、微粒子の塊状化を防止することができ、さらに一段と効率良く乾燥することができる。また下方から上方への気体流を形成して乾燥対象を乾燥させることにより、効果的に乾燥に供する気体を乾燥対象の粒子に接触させることができ、これによっても効率良く乾燥対象を乾燥させることができる。また単に、回転ドラムを回転させながら乾燥対象を搬送するように構成し、この回転ドラムの下方側に位置する通気孔を介して乾燥用の気体を回転ドラムに収納した乾燥対象に供給しながら、回転ドラムの端部から排気することにより、簡易な構成により乾燥対象を乾燥させることができ、その結果メンテナンス作業を簡略化することができる。

（２） （１）において、
前記回転ドラムの下方に設けられたダクトを介して乾燥に供する気体を前記回転ドラムに供給し、
前記ダクトは、
少なくとも前記回転ドラム側の端部が、空気漏れを防止するシールを介して前記回転ドラムの周側面に当接する。

（２）によれば、より体的構成により、乾燥に供する気体の漏れを有効に回避して、乾燥に供する気体を回転ドラム内の乾燥対象に効率良く供給することができる。

（３） （１）又は（２）において、
前記回転ドラムは、
筐体に収納されて保持され、
前記筐体は、
底面が斜めに傾いた形状により形成されて、底面に堆積する前記乾燥対象の微粉末を前記斜めに傾いた底面により集積し、
前記乾燥装置は、
該集積した微粉末を排出する微粉末の排出機構を備える。

（３）によれば、乾燥過程で発生する乾燥対象の微粉末、飛散した乾燥対象の微粒子を底面に自然に堆積させ、この堆積した微粉末、微粒子を排出することができ、この微粉末、微粒子の残留による駆動不良等を有効に回避することができ、また微粉末、微粒子の処理に係るメンテナンス作業を簡略化することができる。

本発明によれば、各種汚泥等の乾燥に関して従来に比して一段と効率良く乾燥することができ、さらにメンテナンスを簡略化することができる。

本発明の第１実施形態に係る乾燥装置を示す平面図である。 図１の乾燥装置の側面図である。 図１の乾燥装置の正面図である。 図１の乾燥装置の内部構造を示す側面図である。 図１の乾燥装置の内部構造を示す正面図である。 回転ドラムへの空気の供給構造を詳細に示す正面図である。 本発明の第２実施形態に係る乾燥装置を示す平面図である。 図７の乾燥装置の側面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳述する。

図１、図２及び図３は、本発明の第１実施形態に係る乾燥装置の平面図、側面図及び正面図である。乾燥装置１は、食品残渣を処理して発生する汚泥、し尿汚泥、下水汚泥等による汚泥を乾燥対象として乾燥させる。

この乾燥装置１において、筐体２は、略直方体形状の長辺に係る４つのコーナーをそれぞれ斜めに切り落とした形状により形成され、これにより底面においては、正面より見た場合に、側方より中央に向かうに従って徐々に深さが深くなるように構成される。また底面においては、この中央部分に、乾燥対象の微粉末の排出に供する凹溝２Ｂ（図４及び図５）を構成する凸部２Ａが形成される。これにより乾燥装置１は、乾燥過程で発生した乾燥対象の微粉末、飛散した乾燥対象の微粒子を底面に堆積させて中央に集積し、この微粉末、微粒子を凸部２Ａに係る凹溝２Ｂに落下させる。またこの凹溝２Ｂに落下した微粉末、微粒子をこの凹溝２Ｂを介して排出できるように構成される。また乾燥装置１は、このように長辺に係るコーナーを斜めに切り落とした形状とすることにより、無断な空間を排して全体形状を小型化できるように構成される。

乾燥装置１は、上部の斜めに切り落とした部位の１方に、略長方体形状による排気ダクト３が設けられ、この排気ダクト３に設けられた排気口４から乾燥に供した気体を筐体２の内部から排気する。また排気ダクト３には、フィルタが設けられ、これにより乾燥過程で発生した乾燥対象の微粉末の外部への飛散を防止する。

また乾燥装置１は、正面の上方に、乾燥対象を投入する投入ダクト５が設けられ、ロータリーフィーダー（図示せず）を介してこの投入ダクト５から乾燥対象を投入する。これにより乾燥装置１は、投入ダクト５からの空気漏れを有効に回避して、乾燥処理状況に応じて所定の量ずつ乾燥対象を投入する。また乾燥装置１は、乾燥処理された乾燥対象を排出する排出ダクト６が背面の下方に設けられ、この排出ダクト６に蓄積された乾燥対象をロータリーフィーダー（図示せず）を介して排出する。これにより乾燥装置１は、排出ダクト６からの空気漏れを有効に回避して所定の量ずつ乾燥処理された汚泥を排出する。また乾燥装置１は、正面の下方、凸部２Ａの部位に、乾燥対象の微粉末の排出部７が設けられ、定期的に、排出部７に設けられたシャッタ（図示せず）を開いた後、ハンドル７ａを操作することにより、凸部２Ａに係る凹溝２Ｂに蓄積された微粉末を排出できるように構成される。また乾燥装置１は、正面に、乾燥用の気体の流入部８が設けられ、この流入部８から乾燥に供する気体を流入する。また背面の上部には、回転ドラムを回転するモータ９が設けられる。

これらにより乾燥装置１は、モータ９により回転ドラムを回転させながら、流入部８から乾燥に供する気体を供給して乾燥対象を乾燥するようにして、ロータリーフィーダーを使用して投入ダクト５から乾燥対象を投入し、乾燥した乾燥対象を排出ダクト６からロータリーフィーダーを使用して排出する。この実施形態において、この乾燥に供する気体には、室温による空気が適用され、これにより乾燥装置１では、少ないエネルギーにより汚泥を乾燥する。またこのようにして乾燥対象を乾燥させて、一連の乾燥過程で発生した乾燥対象の微粉末、飛散した微粒子を排出部７から排出する。

図４及び図５は、乾燥装置１の側面図及び正面図であり、図２及び図３との対比により内部構造を示す図である。乾燥装置１は、底面の凸部２Ａにより凹溝２Ｂが形成され、この凹溝２Ｂの長手方向に沿って、回転自在に、スクリューシャフト１１が設けられる。ここで凹溝２Ｂは、この乾燥装置１の長手方向の長さにより作製され、スクリューシャフト１１は、背面側の先端が筐体２より延出する壁面に保持されるのに対し、正面側の先端が壁面より突出し、この突出した先端にハンドル７ａが設けられる。これによりスクリューシャフト１１は、ハンドル７ａの操作により回転するように構成される。またスクリューシャフト１１は、その周側面に、螺旋形状によりスクリュー１２が設けられ、ハンドル７ａの操作による回転により凹溝２Ｂに堆積した微粉末を正面側に搬送し、正面下部の排出口７ｂより排出する。これによりこの実施形態では、凹溝２Ｂに集積した乾燥対象の微粉末を排出する微粉末の排出機構が構成される。

乾燥装置１は、筐体２の内部に回転ドラム１３を回転可能に保持する。ここで回転ドラム１３は、円筒形状により形成され、軸方法の両端部が開放するように構成される。回転ドラム１３は、中心軸が水平になるように、ローラ１４ａ及び１４ｂにより回転自在に下方が保持され、さらにモータ９により回転駆動されるローラ１５が上方にて周側面を押圧するように配置され、これによりモータ９の駆動により回転するように筐体２の内部に保持される。

乾燥装置１は、投入ダクト５の先端が、回転ドラム１３の正面側端部より回転ドラム１３の内側に延出するように構成され、これにより投入ダクト５により投入された乾燥対象を回転ドラム１３の内側に投入できるように構成される。また回転ドラム１３は、周側面の内側に、撹拌翼が配置され、モータ９による回転により、この撹拌翼によって投入された乾燥対象を撹拌しながら、背面側に搬送し、背面側の端部より落下させる。乾燥装置１は、この回転ドラム１３による乾燥過程で、乾燥対象を乾燥させる。乾燥装置１は、排出ダクト６の先端が筐体２の内側に延出し、この回転ドラム１３の背面側の端部より落下する乾燥対象が排出ダクト６の内側に落下するように構成される。これにより乾燥装置１は、投入ダクト５により投入された乾燥対象を回転ドラム１３により搬送しながら乾燥し、排出ダクト６より排出する。

回転ドラム１３は、図６に示すように、周側面の壁材が、乾燥対象２０を構成する粒子が通過困難な大きさの通気孔２２を多数設けた板材により構成され、これにより周側面の全周に通気孔２２が形成される。この通気孔２２に係る構成に対して、乾燥装置１は、回転ドラム１３の下方側に位置する通気孔２２を介して乾燥用の空気を回転ドラム１３に収納した乾燥対象２０に供給しながら、乾燥対象２０の上方に排出される乾燥に供した空気を、回転ドラム１３の上方側に位置する通気孔及び回転ドラム１３の両端部から回転ドラムの外に排気し、乾燥対象２０を乾燥させる。

また乾燥装置１は、回転ドラム１３の下側、軸方向に沿って、エアダクト室１７が設けられる。エアダクト室１７は、流入部８から流入する乾燥に供する空気流が流入するように作成されると共に、回転ドラム１３側端が開放するように作成され、また少なくとも回転ドラム側の外周端部が、空気漏れを防止するシール１９を介して回転ドラム１３の周側面に当接するように構成される。これにより乾燥装置１は、空気漏れを有効に回避して効率良く乾燥に供する空気を回転ドラム１３の内部に供給できるように構成される。

これにより乾燥装置１は、流入部８より流入した乾燥用空気を、エアダクト室１７を介して回転ドラム１３の周側面に設けられた通気孔２２から回転ドラム１３に流入させ、乾燥対象に供給する。またこのようにして乾燥対象に供給して流出する空気を、エアダクト室１７により覆われていない回転ドラム１３の周側面である上方側の通気孔２２、回転ドラムの両端部から筐体２の内部に流出させ、排気ダクト３から排気する。

より具体的には回転ドラム１３は、細長いスリットが形成されてなるワイヤーメッシュがこの壁材に適用され、シール１９には、シリコンゴム等の弾性を有する部材が適用され、これにより空気の漏れを防止して効率良く乾燥対象に空気を供給する。

これにより乾燥装置１は、図６に示すように、回転ドラム１３の内側に保持されて回転ドラム１３の回転により撹拌される乾燥対象２０に対して、矢印Ａにより示すように、下方より上方に向けて乾燥に供する空気流を供給する。

このようにして乾燥対象２０に供給された空気は、矢印Ｂにより示すように、乾燥対象２０を構成する粒子の間に強制的に隙間を形成しながら、この隙間を縫うようにして乾燥対象２０の層を突き抜け、この乾燥対象２０の層の表面に吹き出すことになる。このように乾燥対象２０を構成する粒子の隙間を縫うように空気流が流れる場合にあっては、粒子の表面の水分膜層を吹き飛ばすことができる。ここで空気流により表面の水分膜層が吹き飛ばされた粒子は、内部の水分が表面に滲み出ることにより新たな水分膜層が表面に形成され、この新たに形成された水分膜層がさらに空気により吹き飛ばされることになる。これにより乾燥対象２０は、連続的に水分膜層が吹き飛ばされて徐々に含水量が減少し、効率良く乾燥されることになる。またこのとき乾燥対象２０の層における伝熱及び物質移動が乾燥の進行により徐々に加速し、これによっても蒸発速度が増加して乾燥が促進されることになる。またこのようにして乾燥が促進されることにより乾燥対象２０を吹き上げて一段と粒子間に隙間を形成し、粒子の塊状化を防止すると共に、乾燥を加速することができる。

特にこの実施例では、下方から上方に空気流を作製して乾燥対象２０を乾燥させることにより、効果的に空気流を乾燥対象２０の粒子に接触させることができ、これにより室温による空気気流を使用して乾燥させる場合であっても、効率良く乾燥対象を乾燥させることができる。

このようにして乾燥対象２０の表面に噴出した空気は、矢印Ｃにより示すように、エアダクト室１７により覆われていない回転ドラム１３の上方側の周側面から、さらには回転ドラムの排出ダクト６側端部及び投入ダクト５側端部から、筐体２の内部に流出し、乾燥装置１は、この回転ドラム１３から流出した空気を排気ダクト３より排気する。このようにして回転ドラム１３の周側面、回転ドラムの端部から筐体２の内部に乾燥に供した空気が流出することにより、乾燥装置１では、格段的に小さな流路抵抗により筐体２の内部に乾燥に供した空気流を流出させることができ、これにより一段と効率良く乾燥対象２０を乾燥させることができる。またこのようにして乾燥対象２０を乾燥させて、乾燥過程に生じる微粉末、さらには飛散した微粒子にあっては、筐体２の内部にて底面に堆積して凹溝２Ｂより排出されることになり、これにより微粉末、微粒子による駆動不良等を有効に回避すると共にメンテナンスを簡略化することができる。

なおエアダクト室１７は、内部に設けられた仕切りにより、回転ドラム１３の各部に供給する空気流の流量を調整できるように構成され、乾燥装置１は、この流量の調整によっても、さらに一段と効率良く乾燥することができる。

以上の構成によれば、回転ドラムの下方側に位置する通気孔を介して乾燥用の気体を回転ドラムに収納した乾燥対象に供給しながら、乾燥対象の上方に排出される乾燥に供した気体を、回転ドラムの上方側に位置する通気孔及び回転ドラムの端部から回転ドラムの外に排気して乾燥対象を乾燥させることにより、効率良く乾燥対象を乾燥させることができ、またメンテナンスを簡略化することができる。

また回転ドラムの下方に設けられたエアダクト室を介して乾燥に供する気体を回転ドラムに供給するようにして、このダクトの少なくとも回転ドラム側の外周端部をシールを介して回転ドラムの周側面に当接させることにより、空気漏れを有効に回避して乾燥に供する気体を効率良く乾燥対象に供することができ、その分、効率を向上することができる。

また筐体の底面を斜めに傾いた形状として、底面に堆積する乾燥対象の微粉末を集積するようにし、さらに集積した微粉末を排出する微粉末の排出機構を備えることにより、微粉末を効率良く除去することができる。

〔第２実施形態〕
図７及び図８は、本発明の第２実施形態に係る乾燥装置３１の構成を示す正面図及び側面図である。この図７及び図８において、第１実施形態と同一の構成は対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。

この乾燥装置３１では、２つの回転ドラム１３Ａ及び１３Ｂが上下方向に変位して筐体２の内部に設けられ、上方に配置された回転ドラム１３Ａに投入ダクト５により乾燥対象が投入される。また排出ダクト６が正面側に設けられ、下方側の回転ドラム１３Ｂから正面側に落下する乾燥対象を排出ダクト６から排出する。またこれら回転ドラム１３Ａ及び１３Ｂの背面側には、上方の回転ドラム１３Ａの端部から落下する乾燥対象を受けて、下方側の回転ドラム１３Ｂに投入する中間ダクト３２が設けられる。また各回転ドラム１３Ａ及び１３Ｂに乾燥用の空気を供給する流入部８Ａ及び８Ｂが背面側に設けられる。

これにより乾燥装置３１は、２つの回転ドラム１３Ａ及び１３Ｂにより搬送方向を折り返して、連続して乾燥対象を乾燥し、短い奥行により効率良く乾燥対象を乾燥する。

またこのように２つの回転ドラム１３Ａ及び１３Ｂを上下方向に変位させて配置するようにして、乾燥装置３１では、正面から見てこの２つの回転ドラム１３Ａ及び１３Ｂが斜めに約４５度の角度により並ぶように配置され、これにより上下方向、幅方向の寸法の増大を極力回避できるように構成される。

この実施形態のように、２つの回転ドラムを順次使用して乾燥するようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。

すなわち上述の実施形態では、室温の空気を乾燥用の気体に適用して汚泥を乾燥させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、乾燥用の気体に温風を適用して汚泥を乾燥させるようにしてもよく、また例えば乾燥結果物の含水量、乾燥結果物の重量、乾燥に供する空気の温度及び又は湿度、乾燥対象の含水量等により処理に供する空気の温度を可変するようにしてもよい。

また上述の実施形態では、単に回転ドラムにより乾燥対象を搬送しながら乾燥させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば乾燥結果物の含水量、乾燥結果物の重量、乾燥に供する空気の温度及び又は湿度、乾燥対象の含水量等により、回転ドラムの回転速度を可変して搬送速度を可変して乾燥に供する時間を可変してもよい。

また上述の実施形態では、エアダクト室を設けて回転ドラムに乾燥に供する空気を供給する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばシールを介してノズルの先端を回転ドラムの周側面に当接させ、乾燥に供する空気をこのノズルから供給する場合等、乾燥に供する空気に供給方法にあっては、種々の構成を広く適用することができる。

また上述の実施形態では、シールにより回転ドラムの周側面に付着した微粉末を除去しながら、エアダクト室から乾燥用の気体を供給することになるものの、別途、回転ドラムの周側面に付着した微粉末、微粒子を除去するブレード、ワイパ等の除去機構を設けるようにしてもよい。

また上述の実施形態では、乾燥対象として、食品残渣を処理して発生する汚泥、し尿汚泥、下水汚泥等による汚泥等を乾燥対象として乾燥させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、汚泥以外の種々の乾燥対象を乾燥させる場合に広く適用することができる。

また上述の第２実施形態では、２つの回転ドラムにより順次乾燥対象を乾燥させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、３個以上の回転ドラムにより乾燥させるようにしてもよい。

１、３１ 乾燥装置
２ 筐体
２Ａ 凸部
２Ｂ 凹溝
３ 排気ダクト
４ 排気口
５ 投入ダクト
６ 排出ダクト
７ 排出部
７ａ ハンドル
７ｂ 排出口
８ 流入部
９ モータ
１１ スクリューシャフト
１２ スクリュー
１３、１３Ａ、１３Ｂ 回転ドラム
１４ａ、１４ｂ、１５ ローラ
１７ エアダクト室
１９ シール
２０ 乾燥対象、汚泥
２２ 通気孔
３２ 中間ダクト

Claims (3)

1. 回転軸がほぼ水平に保持された回転ドラムに乾燥対象を収容し、前記回転ドラムの回転により前記乾燥対象を搬送しながら乾燥させる乾燥装置において、
   前記回転ドラムの周側面には、全周に通気孔が設けられており、
   前記乾燥装置は、
   前記回転ドラムの下方側に位置する前記通気孔を介して乾燥用の気体を前記回転ドラムに収納した乾燥対象に供給しながら、前記乾燥対象の上方に排出される乾燥に供した気体を、前記回転ドラムの端部から前記回転ドラムの外に排気し、前記乾燥対象を乾燥させる
   乾燥装置。
2. 前記回転ドラムの下方に設けられたダクトを介して乾燥に供する気体を前記回転ドラムに供給し、
   前記ダクトは、
   少なくとも前記回転ドラム側の端部が、空気漏れを防止するシールを介して前記回転ドラムの周側面に当接する
   請求項１に記載の乾燥装置。
3. 前記回転ドラムは、
   筐体に収納されて保持され、
   前記筐体は、
   底面が斜めに傾いた形状により形成されて、底面に堆積する前記乾燥対象の微粉末を前記斜めに傾いた底面により集積し、
   前記乾燥装置は、
   該集積した微粉末を排出する微粉末の排出機構を備える
   請求項１又は請求項２に記載の乾燥装置。

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